Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 1813:2009 quy định phương pháp phân tích hóa học để xác định hàm lượng niken (Ni) trong thép và gang khi: Hàm lượng niken lớn hơn 0,2% - theo phương pháp khối lượng; hàm lượng niken nhỏ hơn 0,2% và hàm lượng đồng không quá 1% - theo phương pháp so màu.
TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 1813:2009 THÉP VÀ GANG – XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NIKEN - PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HÓA HỌC Steel and iron – Determination of nickel content – Methods of chemical analysis Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn quy định phương pháp phân tích hóa học để xác định hàm lượng niken (Ni) thép gang khi: - Hàm lượng niken lớn 0,2% - theo phương pháp khối lượng; - Hàm lượng niken nhỏ 0,2% hàm lượng đồng không 1% - theo phương pháp so màu Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau cần thiết đối việc áp dụng tiêu chuẩn Đối với tài liệu viện dẫn ghi năm cơng bố áp dụng phiên nêu Đối với tài liệu viện dẫn khơng ghi năm cơng bố áp dụng phiên nhất, bao gồm sửa đổi, bổ sung (nếu có) TCVN 1058:1978 Hóa chất – Phân nhóm ký hiệu mức độ tinh khiết TCVN 1811:2009 (ISO 14284:1996) Thép gang – Lấy mẫu chuẩn bị mẫu thử để xác định thành phần hóa học Qui định chung 3.1 Lấy mẫu chuẩn bị mẫu thử theo TCVN 1811:2009 3.2 Tất hóa chất sử dụng phải có độ tinh khiết hóa học Trường hợp khơng có, cho phép dùng loại tinh khiết phân tích Độ tinh khiết hóa chất, theo TCVN 1058:1978 3.3 Đối với hóa chất dạng lỏng, ví dụ axit clohydric (ρ = 1,19), ký hiệu (ρ = 1,19) để độ đậm đặc dung dịch có khối lượng riêng 1,19 g/ml 20 oC, ký hiệu (1:4) để nồng độ dung dịch pha loãng: số thứ phần thể tích hóa chất đậm đặc cần lấy; số thứ hai phần thể tích nước cần pha thêm vào 3.4 Nồng độ phần trăm (%) để số gam hóa chất 100 ml dung dịch 3.5 Nồng độ g/l để số gam hóa chất 1L dung dịch 3.6 Dùng cân có độ xác đến 0,1 mg 3.7 Số chữ số sau dấu phẩy kết phân tích lấy số chữ số giá trị sai lệch Bảng 3.8 Xác định hàm lượng crom ba mẫu hai thí nghiệm trắng để hiệu chỉnh kết Phương pháp khối lượng 4.1 Nguyên tắc Kết tủa niken dimetylglyoxim dung dịch amoni hydroxyt, sấy, cân kết tủa tính chuyển sang niken Nếu hàm lượng đồng 0,5% tách loại hydro sunfua Oxy hóa coban có mẫu amoni pesunfat; tách loại nguyên tố cản trở khác axit tactric 4.2 Thiết bị thuốc thử 4.2.1 Thiết bị Dụng cụ thơng thường sử dụng phòng thí nghiệm 4.2.2 Thuốc thử Axit clohidric (ρ = 1,19); dung dịch (1:1); (1:4); (1:10); Axit nitric (ρ = 1,40), dung dịch (1:1); Axit sunfuric (ρ = 1,84), dung dịch (1:1); (1:4); Axit flohidric, dung dịch 40%; Amoni hydroxyt (ρ = 0,91); Natri hydroxyt, dung dịch 10 %; Axit tactric, dung dịch 500 g/l; Amoni pesunfat, dung dịch 20%; Dimetylglyoxim, dung dịch, cách chuẩn bị nhau: hòa tàn 10 g dimetylglyoxim L etanol 96%; lọc dung dịch trước dùng; Kali pirosunfat; Khí hydro sunfua; Amoni clorua, dung dịch bão hòa; Nước dùng cho q trình phân tích nước cất 4.3 Cách tiến hành 4.3.1 Mẫu không chứa vonfram, coban chứa 0,5% đồng Khối lượng mẫu lấy theo Bảng Bảng – Khối lượng mẫu Hàm lượng niken, % Khối lượng mẫu, g Từ 0,2 đến 2,0 2,0 Trên 2,0 đến 4,0 1,0 Trên 4,0 đến 10,1 0,5 Trên 10,0 đến 30,0 0,2 Cho mẫu vào cốc dung tích 400 ml Thêm 30 ml axit clohidric (1:1); đun nóng đến tan mẫu Thêm giọt axit nitric (1:1) đến dung dịch ngừng sủi bọt Tiếp tục đun, bốc hơi, dung dịch đến khô Tẩm ướt cặn khô axit clohidric (ρ = 1,19); lại bốc đến khô để loại axit nitric; tiếp tục đun nóng đến 140 oC Nếu hàm lượng silic chứa mẫu lớn (trên 4%) sấy cặn khơ nhiệt độ 130 oC 1h, để nguội Hòa tan cặn khô 10 ml axit clohidric (1:1); đun nhẹ dung dịch Pha lỗng dung dịch nước nóng (60 oC đến 70 oC) đến thể tích từ 100 ml đến 150 ml; đun sôi Lọc kết tủa qua giấy lọc định lượng chảy vừa Rửa kết tủa giấy lọc ba lần axit clohidric nóng (1:10) nước nóng axit hóa axit clohidric (1:100) đến hết ion sắt (thử lại amoni thioxianat) Cho kết tủa giấy lọc vào chén platin, sấy, tro hóa Nếu kết tủa chén có màu, phải tách loại silic axit flohidric axit sunfuric, sau nung chảy cặn với pirosunfat Hòa tan khối nung chảy nước, thêm vài giọt axit clohidric (1:1); lọc Dung dịch lọc thu gộp chung với dung dịch đầu Thêm vào dung dịch nhận 10 ml axit tactric 500 g/l Nhỏ giọt dung dịch amoniac có phản ứng kiềm yếu Pha lỗng dung dịch nước đến thể tích 300 ml hay 400 ml, tương ứng với hàm lượng niken Axit hóa dung dịch đến có phản ứng axit yếu axit clohidric (1:4) (thử thị metyla đỏ) Đun dung dịch đến khoảng 50 oC; thêm 25 ml dung dịch dimetylglyoxim Sau vừa khuấy vừa nhỏ giọt amoni hydroxyt (ρ = 0,91) đến có mùi (hoặc chuyển màu giấy thị congo hay giấy quỳ) Khi kết tủa lắng, thêm tiếp vài giọt thuốc thử để kiểm tra xem kết tủa hồn tồn chưa Nếu khơng xuất kết tủa mới, để lắng kết tủa nhiệt độ không lớn 60 oC 1h Lọc kết tủa giấy lọc định lượng chảy vừa Rửa kết tủa nước nóng (60 oC) đến hết ion sắt Hòa tan kết tủa giấy lọc axit clohidric (1:1) nóng; pha lỗng dung dịch nước đến thể tích 200 ml đến 400 ml Thêm vào ml axit tactric; 10 ml đến 25 ml dung dịch dimetylglyoxim; tiến hành kết tủa niken lần thứ hai Để lắng kết tủa nhiệt độ không 60 oC 1h Lọc kết tủa qua phễu lọc thủy tinh số sấy cân trước Rửa kết tủa nước nóng (60 oC) sấy 120 oC đến khối lượng không đổi, để nguội, cân 4.3.2 Mẫu chứa coban Lấy khối lượng mẫu tiến hành hòa tan mẫu theo 4.3.1 Thêm vào dung dịch nhận từ 20 ml đến 25 ml amoni clorua bão hòa; 20 ml đến 40 ml axit tactric Trung hòa dung dịch amoni hydroxyt (ρ = 0,91) từ pH đến pH 10; cho dư ml Thêm vào 20 ml amoni pesunfat 20 %, đun sôi dung dịch từ 10 đến 12 Để nguội, pha loãng dung dịch nước tới 300 ml đến 400 ml Axit hóa dung dịch axit clohidric (1:4) đến phản ứng axit (thử metyla đỏ) tiếp tục tiến hành theo 4.3.1 4.3.3 Mẫu chứa vonfram Lấy khối lượng mẫu tiến hành hòa tan mẫu theo 4.3.1 Oxy hóa dung dịch axit nitric (ρ = 1,40) Để lắng kết tủa dung dịch bếp điện Pha lỗng dung dịch nước, đun đến sôi; lọc Rửa kết tủa lần axit clohidric (1:1) nóng Dung dịch thu bốc đến khô Tẩm ướt cặn khô axit clohidric (ρ = 1,19) tiếp tục tiến hành theo 4.3.1 4.3.4 Mẫu chứa 0,5 % đồng Lấy khối lượng mẫu tiến hành hòa tan mẫu theo 4.3.1 Oxy hóa dung dịch axit nitric (ρ = 1,40) Thêm 30 ml axit sunfuric (1:1), đun đến xuất khói axit sunfuric Để nguội, pha loãng dung dịch nước đến 300 ml Thơng khí hydro sunfua để tách loại đồng Lọc kết tủa đồng sunfua rửa nước lạnh Đun sơi dung dịch đến khơng khí hydro sunfua Thêm vào vài mililít dung dịch amoni pesunfat, đun sôi để phân hủy lượng amoni pesunfat dư Tiếp tục tiến hành theo 4.3.1 4.4 Cách tính kết Hàm lượng niken (Ni) chứa mẫu tính phần trăm (%) theo công thức: Ni m1 0,2032 100 m Trong đó: m1 khối lượng kết tủa niken dimetylglyoximat thu được, tính gam (g); m khối lượng mẫu, tính gam (g); 0,2032 hệ số chuyển từ niken dimetylglyoximat sang niken Phương pháp so màu 5.1 Nguyên tắc Phương pháp dựa sở đo cường độ màu phức tạo niken dimetylglyoxim môi trường amoni hydroxit 5.2 Thiết bị thuốc thử 5.2.1 Thiết bị Máy so màu phụ kiện kèm theo Dụng cụ thông thường sử dụng phòng thí nghiệm 5.2.2 Thuốc thử Axit clohidric (ρ = 1,19); dung dịch (1:4); Axit sunfuric (ρ = 1,84), dung dịch (1:5); Axit nitric (ρ = 1,40), dung dịch (1:1); Axit xitric, dung dịch 100 g/l; Amoni hydroxit, dung dịch 15%; Kali bromua-bromat, dung dịch, cách chuẩn bị sau: hòa tan 30 g kali bromua 10 g kali bromat nước bình định mức dung tích L Thêm nước đến vạch, lắc kỹ; Dimetylglyoxim, dung dịch, 1% etanol 96% Dung dịch niken tiêu chuẩn, chuẩn bị sau: hòa tan 0,1g niken kim loại axit sunfuric trình bày 5.3 Chuyển sang bình định mức dung tích L, thêm nước đến vạch, lắc ml dung dịch chứa 0,0001 g niken; Nước dùng cho q trình phân tích nước cất 5.3 Cách tiến hành Hòa tan khối lượng mẫu (hàm lượng niken đến 0,1% - khối lượng mẫu 0,5 g; hàm lượng niken 0,1% khối lượng mẫu 0,25 g) cốc dung tích 250 ml 30 ml axit sunfuric (1:5); đun nóng đến tan mẫu Oxy hóa dung dịch vài giọt axit nitric (ρ = 1,40) Nếu mẫu chưa tan hết, cho tiếp hỗn hợp axit clohidric (ρ = 1,19) axit nitric (ρ = 1,40) Sau thêm 30 ml axit sunfuric (1:5); đến xuất khói trắng Trường hợp cần thiết, oxy hóa dung dịch axit nitric Để nguội, chuyển dung dịch sang bình định mức dung tích 250 ml, thêm nước tới vạch, lắc Lọc dung dịch qua giấy lọc khơ bình khơ, bỏ phần dung dịch lọc dầu Dùng pipet lấy 25 ml dung dịch lọc (tương ứng với 0,025 g đến 0,05 g mẫu) chuyển vào bình định mức dung tích 100 ml Thêm vào 20 ml dung dịch axit xitric; ml axit clohidric (1:5); ml dung dịch kali bromua-bromat; 25 ml dung dịch amoni hydroxyt 15 %, lắc Làm nguội đến nhiệt độ phòng; thêm nước tới vạch, lắc Dùng pipet khô lấy 50 ml dung dịch, chuyển vào bình khơ; thêm ml dung dịch dimetylglyoxim Sau đo cường độ màu dung dịch bước sóng 530 nm, cuvet có chiều dài thích hợp (khơng để dung dịch q 25 min) Lấy dung dịch chưa tiêm thuốc thử làm dung dịch so sánh 5.4 Xây dựng đường chuẩn Cho vào bình định mức dung tích 250 ml lần lượt: 2; 4; 6; 8; 10 ml dung dịch niken chuẩn, thêm nước tới vạch, lắc Tiếp tục tiến hành theo 5.3 (từ chỗ: lọc qua giấy lọc khô vào bình khơ … ) Từ hàm lượng niken độ hấp thụ quang tương ứng vẽ đường chuẩn Hàm lượng niken chứa mẫu tìm theo đường chuẩn Xử lý kết Sai lệch kết xác định song song không lớn giá trị sai lệch cho phép nêu Bảng Nếu lớn phải xác định lại Kết cuối trung bình cộng ba kết xác định song song Bảng – Sai lệch cho phép Hàm lượng, niken % Sai lệch, cho phép % (tuyệt đối) Hàm lượng, niken % Sai lệch cho phép, % (tuyệt đối) 0,01 0,001 Từ 0,1 đến 2,0 0,06 0,05 0,005 Trên 2,0 đến 4,0 0,08 0,10 0,010 Trên 4,0 đến 8,0 0,12 0,20 0,020 Trên 8,0 đến 15,0 0,16 Từ 0,2 đến 0,5 0,030 Trên 15,0 đến 25,0 0,20 Trên 0,5 đến 1,0 0,050 Trên 25,0 0,25 ... cách chuẩn bị sau: hòa tan 30 g kali bromua 10 g kali bromat nước bình định mức dung tích L Thêm nước đến vạch, lắc kỹ; Dimetylglyoxim, dung dịch, 1% etanol 96% Dung dịch niken tiêu chuẩn, chuẩn. .. thuốc thử làm dung dịch so sánh 5.4 Xây dựng đường chuẩn Cho vào bình định mức dung tích 250 ml lần lượt: 2; 4; 6; 8; 10 ml dung dịch niken chuẩn, thêm nước tới vạch, lắc Tiếp tục tiến hành theo... vào bình khơ … ) Từ hàm lượng niken độ hấp thụ quang tương ứng vẽ đường chuẩn Hàm lượng niken chứa mẫu tìm theo đường chuẩn Xử lý kết Sai lệch kết xác định song song không lớn giá trị sai lệch